3.4 机械密封
机贼密封虽然n能m在转轴h,可它有密封性能好,能 作到点滴不漏,同时暗檫功耗小,对轴不会肴磨损,使用寿命K等一系列突出优点,因此它在离心泵上荻得越来越普遍的应用的
一、基本结构和工作原理
机械密封乂称端而密封,它主要是由动环和静环的光洁度很高的精密平而,在师赞的弹力作fR下相互紧贴并作相对 运动而构成的动密封装置。
图3—23所示;一般机械密封装置所应有的基本元件
弹簧座用固定蜾钉固定在轴(或轴套)上,弹簧座上套着弹簧,弹簧的另一端顶着动环,为防止动环和袖之间液伴的泄漏,此处装有动环密封圈(或称形圈)。泵工作时,动坏、动坏密封圈、弹簧和弹簧座均和轴一起转动。
静环用防转销固定于压盖上,在静钚与压盖之间装有静邱密封圈以防泄漏。
由于动环密封圈和静环密封圈的把关,泵内液体在这两条路线均不能通过,唯有动、静坏之间有隙可乘。但动环和静坏系用耐磨枒料制成,表面又非常光滑地貼合得很紧,所以密封面上泄漏也极少,能起到良好的密封作用。
二、型式
机械密封有多种结构豳式,每一种结构型$只适用于一定的工作条件a上图所示的机械密封由于动坏安装在密封箱内,弹簧又眼着荥轴一起旋转,且只有一处密封端面和-条弹簧,所以称年端面、牟弹簧、内裝式、旋转型机械密封D与此相对应,机械密封还有双端而的,多弹簧的,外装式和
各种型式的机械密封,其特点和适用情况为:
1.双端而密封用两对动静环摩擦副,构成了阻止液体泄漏的双重防线,密封效果更好。但结构较为复杂,工作时需要油封系统以供运转_冷却、润滑、密封摩擦面。所以它用在介质本身润滑性能较差的,挥发性较大、且有毒、有悬浮物和贵重液体,即密封要求很萵的场合。
2.多弹簧式以儿个小弹簧纵向分布在轴的周围,取代了单弹簧,这样能使作用在端面上的力均匀分布。它装配时比萆弹赞难些,用于大袖径、无腐蚀性液体的泵。
3.外装式 动环安裝在密封箱外面,弹簧不与液体介质直接接触,不受介质腐蚀,检查与调节也方便。但泵内压力升高时有促成摩擦副分开的趋势,漏损景会增加,因此适用于液体具布‘腐蚀性,同財K力又不太高的泵中.
4.静止型弹簧不随轴转动,工作稳定Kl靠,故可以用干高速泵中。
此外,按摩擦副接触面比压——单位密封面积上所受的力P与工作介质压力的关系,机械密封还有平衡型和非平衡 型之分。平衡型端面比压不随介质压力的变化而变化,成本 高,转轴要制成台阶形,所以仅在高压泵中采用。
动环与静环密封面不能任意地压得太紧,以及相对运动 的速度(V )不能过大,这就是所谓机械密封的参数pV值。 对于输送不同液体介质及不同材料的动静环,对pV值的大 小有一定的要求,在选用时可査阅有关手册。
三、材料
用于动环和静环的耐磨枋料很多,属金属方面的有铸 铁、
硬质合金、磷青铜、锡磷青铜等;属非金属方面的冇陶 瓷、浸渍石墨、四氣乙烯、酚醛塑料等。铸铁价钱便宜,加工容易f密封性、耐磨性一般,耐腐蚀性较差;硬质合金硬 度、强度都高,耐磨,其有一定的耐腐蚀性,但性脆易碎裂,加工也比较困难;磷青锎耐高温,但不耐氨等腐蚀;陶 瓷具有很好的化学稳定性,硬度高,耐磨性好,但导热性差;浸溃石墨有优良的3润滑性,耐热冲击(即对温度不敏擦),除高温氧化剂外很耐腐蚀;四氟乙烯摩擦系数低,耐腐 蚀性能好,也具有自润滑性,怛硬度较低,耐磨性不很高; 酚鹾塑料在水润滑条件下具有极低的摩擦功耗,而且制作简单,成本低廉,宜用作静环。
同一对动、静环摩擦副,不用同种材料制造,以免运转时咬合.
“0”形密封囿材料可以是橡胶的(丁腈橡胶、氟橡胶、 硅橡胶),也可以是聚四氟乙烯和氯乙煺的。橡胶弹性、密封性好,又有吸振缓冲作用;四氟乙烯化学稳定性好,使用温度可从-20〇r〜+ 250t,但弹性差。
弹簧在机械密封中的作用是保证摩擦副的紧密贴合及动、静环磨损时给予一定的补偿,这就要求弹簧具有一定的弹性和刚性。常用的弹簧村料有磷铜、弹簧钢和不锈钢。
近年来,对强腐蚀性介质也右在弹簧上覆盖一层非金属,它好象穿了一件防护衣服,以抵抗强腐蚀性介质的腐蚀。“穿衣”的方法有的是袞上橡胶或M料软管,并将两端封死;也有的岳采用喷涂法将耐腐蚀材料,如聚三氟氯乙烯 等喷涂在弹彼钢丝表面上Q表3—5列出了机械密封部分材料,以供参考。
四、冲洗、冷却、润滑
尽管机械密封的动、靜坏在选用材料吋择摩擦系数小、 导热性和润滑性奸的材料,m其间必竞总有摩擦,摩擦所消 耗的功会变成热量,使摩擰副温度升高。而温度的升,又会®密封面间的润滑液粘度降低,液膜破坏,进而强烈磨 损,造成恶性循环。以致摩檫副烧灼,所以,机槭密
封仍然 要冷却和润滑。此外T对于因低溫而易引起液体闶化或结晶者,则需要供热保暧,以确保轴封正常运转。
如果介质中含有杂质、固体颗粒时,机械密封中应通入清洁的冲洗液,使污物、颗粒不致聚于密封面上磨损密封面。
在输送岛燃、易爆、有毒介质时,有的机械密封(特别是双端面的密封胶内)需要注入密封液,进一步对朶内介质起到“堵”和“封”的作用a上列诸项要求是相互关联的,例如说在冲洗液冲洗时,又杳冷却和润m作用;对于低粘度介质,在选用润滑性能良好的密封液时,还能改善润滑彔件,对丁易挥发液体或气体介质,密封液可使气体密封转化为液体密封,也有利于润 滑;对于含有颗粒的或腐蚀性液体,密封液能起冲冼作用,
介 | 动 环 | 静 环 | 钳封圈 | 弹 黉 | |||
4 | 5称 | 咪度, 1 % | j撒度 TC | ||||
1 | W瓷,lCrl8- | [ 石蛊沒溃酚饉 | |||||
70以下1常温 | NigTi获化钨, | I树脂石M没湞环 | lCfl3 | ||||
atm | J 1 | 育锖 | 氧树脂 | 氟橡胶 | |||
1 | |||||||
含有悬 | . 高溫 | 硖化钨 | 碳化钨,不锈 | 聚四氣 | 3〇rl3 | ||
浮m粒 | 铕堆烊铬基1号 | 乙烯 | |||||
99.6 | iW j 1 | 石mm溃呋喃 | 3Crl3堆焊铬 | ||||
有 | 素 | 树脂 | 基1号 | ||||
100 | 沸点j 1C『13堆焊格基 | 石禺浸澳呋晡j | 3CrX3 | ||||
树脂,石S沒溃1聚疏橡睽 | |||||||
以下 | 以下 | 1号 | 酚琺树脂 | jCrl3 | |||
m 醇 | 1 | iCria堆焊铬基 | 石®渎绩映晡 | 聚四氣 | |||
95 | 石墨m溃酚醛 | ||||||
% | 1.以下| | 1号 | 填充聚四氰乙烯 | 乙烯 | |||
不使颗粒进入摩擦副。 |
图3—25所示的为自身冲洗法,它可分为引入和引山两种。引入的是从泵的出口或髙压处引一股被输送的液体介质自身,接冲冼密封端间,随后冋到泵体内;引出的是将封腔通向泵的进r,m叶轮背部米的冲冼液能顺着此通道流至泵的低座K,以带走热自身冲冼法最为简单、方便,不合影响输送液的质量^取一般只适于侃度较低的淸沽液体。如果介质温度较高成含有杂质的,有射可在冲洗皆路,设冷幻器或过滤器来冷却、淸洁冲洗液。
图3—26是将上面两种冲洗法起使用,构成了引入A出身冲洗法,填用密封Sffi力接近于排出压力的。
图3—27所示的是外躬冲沬汶,冲冼液山另外专门设鲚供绗,对输送®度高的液体宂采用做冲沆液,且应以与输送液相混而不会影响产品质量为原则。
图3—28为夹套冷却法,冷却水从密封压盖内部夹层中流过,不与输送介质相遇,因而也不会影响产品质量。
图3—29的蛇管冷却法是间接冷却,它适于裝在双端面这样,罐顶密封液与泵出口液体间是由汽化介质隔离的。
为防止泵启动时输送液冲入贮液罐,罐顶接管ft细,弯鞞半柃要小,罐中密封液必须加满,开泵前加热器就应加热,以便液体及吋汽化,隔绝管路。此外,选择密封液时政 选比重较输送液大的,否则难以注入密封腔。
五,使用与安装
1.使用机械密封是具苻较高措度的机械部件,尤其是双端面等结构复杂,或耐腐蚀泵等使用条件苛刻,闵此合理使用十分重要,只有合理使用,密封效果才会显著D
对有悬浮颗粒、哀结晶的介质应注意冲冼,在重新店动前应将密封邡的结晶物淸理干净。
轴向串动量不能太大,要严格控制在产品说明书上的允许值之内。
安装机械密封部位的ffi、轴套要有一定的光洁度,装配后端面跳动量也必须在规定值内。
2.装拆 机械密封不仅精度商,材料也特殊,所以安装 和拆卸要严格按照正确的方法步骤进行。
(1)装配前要,格检赉元件有无裂纹等损坏,弹簧上 的喷涂层有无掉皮。
(2)严格检杳动、静环密封而,不得有划痕碰伤,装 配时密封面上涂一层清洁机油或透平油。
(3)在整个安装过程中,元ft不能用不干净的布或棉 钞擦冼,特別是密封面,应用清洁而柔软的纱布、脱脂棉之 类擦洗。
(4)在调整机械密封位置时,要注意弹簧甩缩a,其数 倌参照产品说明卞。并在移动动环时,不能将彤密封圈斜卷在动环内。允许滴漏量为每分钟约5滴。
(4)装配中要十分注意避免零件偏斜,弹簧座紧定螺钉要均勻把紧.
(5)拆卸时要耐心仔细,尤其是塑#幻品,不许动用手 锤、扁铲等工具乱撬,以防破坏动、静环..密射如遇有污垢拆不下时,不能勉强迸行,应先予以清冼干净,然后逐步拆卸。
(6)在拆卸时不要急千求成,要先观察,在拆装过程中也要随吋留怠,甚至作好记号便f淸淀后正确安装。
六、运转及故障分桁
K在试车启动前要检杏管路安装是否齐全,并先清洗管 路。
2.用手顺转转轴,看是否轻松灵活,如有轻有重或过 重,说明装配有问题。
3.试车时可用水作静压试验,让泵内压力大小和工作压 力相同,如有泄漏,应检迹之。
4.启动前应使密封腔内充满冲洗冷却水。
5.启动后要观察运转惜况和温度是否正常.
6.停车时要先停泵,再关冲洗水。
7. 在运转中出现的故障,应根据不同结构的密封类型 进行分析和处理,所以懂得工作原理是非常必要的。如一开始就泄漏严重,5W应检査装配质量,如动、静环是否端正?
“0”型密封圏是否卷曲?弹簧压缩量是否合乎规定?密封 端面是否烧坏等^
如运转中突然泄漏过多,则应检查端面(密封面)摩擦情况,紧定蜈钉存无松动?密封腔内有无塞满杂质而影响动环、弹簧的串动?固定静环的裝置有无松动引起静环弯斜等等。由于泄漏原因与很多因素有关,现归纳在表内,以供实际应用巾参考.
表3-8G机械密封泄漏®B及处*方费 | ||
现象 | 原 理 | 处理措施 |
发物 b 1 h | 瑞而比压太大; | 降低珩资压力t |
热 M发 | 动、睁环瑞'而忸楷; | 提高埔而光洁度; |
密烟 | W动什与密弨褙闷隙太小;增如密封箱内杼,或缩小鞞叻件 | |
士 5# 发出 | 干轴摆动,引起碰酹^ | 1宵径,至少保持0*75奄米间度u |
生磨 | 喘而打料耐腐蚀、耐溫不良+ | 更換垛面材料,合理选材配对; |
振损 | 嗲瘵副配合对不当; | 改莕结杩; |
成 | 冷邙不足,润m恶化 | 加强冷却措施,放善涧滑条件 |
痄僚阳胡却歪斜不乎; | ||
机 | 传动北推结构不a,杂防,詞 | 改善传动止推结构,防〗h杂贡堵 |
m | 化介质粘洁,使动环失去浮动; | '塞密村元件* |
密 | 固体颗粒进入帑擦副端间; | 提岛庳擦剮材料硬度t改#密封 |
结构; | ||
封 | 弹费力不哆,选成比压不足; | |
端 | 培面扔损,补Mfr/n消失; | .增加弹笼力J |
封液!.£力x小(双端m)使动、 | ||
舴环不能貼 | 提楞密M液压力t桔心操作t | |
泄 | &擦捌端而宽度太小t | 增加端面宽度,提卨比压{fh |
m 1 | 动、舒环浮动性差 | 改黃密封囤的弹性适当墒加动、 |
靜环勻m的间股 | ||
机 | 密封岡与柏配合太松; |
选抒合理的配合尺寸 |
械 | 密封囵讨料太软、太硬.或耐 | 疋换密封圈紂料或改变密封结 |
密 | 贾蚀、耐溫不奵,发生变形,结构; | |
M | 化破裂、怙盂; | |
轴 | 安波时密到罔卷缩f | 密射罔与轴过盈选择适与,行细 |
1
| i安装; | |
aifL | 密封液压力过小C双端M )介. | 挖制密封液压力、改善密封钻构 |
減 | 质托力将静环顶出、脱离聆开 |